錸(Ruthenium),是第(dì)六周期VII B族過渡(dù)金屬,元素符號Re,它是地殼中最稀有(yǒu)的元素之一,平均含量估值為十億分之一,同時也是熔點和沸點最高的元素之一。金屬錸堅硬、耐磨、耐腐蝕,在(zài)空氣中穩定(dìng),在高溫下與硫蒸氣合成二硫化錸(lái),與氟、氯、溴形成鹵化物。錸不溶於鹽(yán)酸,但溶於熱的濃硫酸。
圖1 錸金屬
1871年,俄國化(huà)學家德米特裏•門捷列(liè)夫在發布元素周期表時就曾預測,在自然界中存在一個尚未發現原子量(liàng)為190的“類錳”元素。1914年,英國物理學家亨利•莫塞萊推算(suàn)了有關該元素的一些數據。1925年,德國化學家沃爾特•諾達克(Walter Noddack)、伊達•諾(nuò)達克(Ida Noddack)、奧托•伯格(Otto Berg)用X射線在鉑礦(kuàng)和铌鐵礦中探測到了這種元素,並根據萊茵河的名字Rhein將該元素命名為Rhenium。
1.物理(lǐ)性質
Re |
所屬(shǔ)周期 |
6 |
所屬族數 |
VIIB |
|
密度(dù) |
21.04g/cm³ |
熔點 |
3186℃ |
沸點 |
5596℃ |
186.207 |
75 |
1.97 Â |
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2-8-18-32-13-2 |
外圍電子層排布 |
4f14 5d5 6s2 |
地殼中含量 |
0.0004ppm |
2.化學性質
六方晶胞 |
a =276.1pm b=276.1pm c=445.6pm α=90。 β=90。 γ=120。 |
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常(cháng)見化合價 |
+7,+6,+4,+3 |
第一(yī)電離能 760 kJ/mol 第二電離能 1260 kJ/mol 第三電離能 2510 kJ/mol 第四電離能 3640kJ/mol |
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Main:Re+7; Other:Re-1, Re0, Re+1, Re+2, Re+3, Re+5, Re+6, Re+4 |
3. 應用領域
錸主要應(yīng)用於航空航天、電子工業和石油化工等領(lǐng)域,具體應用如下:
(1)航天、航空、重型船舶、火電、兵器等重工(gōng)裝備領域,高溫高壓(yā)作業環境中的發動機(jī)、燃燒室(shì)、燃氣輪機用材。
(2)其(qí)它類(lèi)似高溫高壓工況用抗蠕變、耐燒蝕、高耐(nài)磨、高強度類合(hé)金材料。
(3)航天電推(tuī)進係(xì)統特種電極(jí)、電子管,空間小型核反應堆驅動裝置極限用材。
(4)錸(lái)-鉑合(hé)金是(shì)催化重整(zhěng)過程中的(de)一種催化劑。
4. 錸資源及二次循環利用
錸的資源含量(liàng)稀(xī)少且分散,僅高於鏷和鐳等元(yuán)素。目前自然界沒有發現可供工業開采的錸礦石,但(dàn)由於錸(lái)鉬(mù)2種元素具有相(xiàng)似的晶格常數,因而多以類質同象進入輝鉬礦和銅鉬礦中。根(gēn)據美國地質調查局( U.S.Geological Survey,USGS) 統計,世界錸儲量約為2500 t,其中智利的錸資源最為(wéi)豐富,儲量(liàng)約為1300 t,占世(shì)界錸儲量的53%,其次是美國和(hé)俄羅斯。我國的(de)錸資源儲量較少,探(tàn)明(míng)的儲量為(wéi)237t,但品味低,幾乎全部伴生於鉬礦中。錸的最大用(yòng)途是用於製造航空(kōng)發動機渦輪葉(yè)片,其次是應用於石油化工行(háng)業的鉑-錸重整催化劑。
隨著航空航天、石油(yóu)化工領域的飛(fēi)速發展,預計2015~2030年全球(qiú)錸需求量約(yuē)2800t,平均每年需求量約150t。目前中國錸消費量約占全球消費量的1/7,預計2030年,中國錸需求量(liàng)約40t,占(zhàn)全球比例將接(jiē)近1/5。以國內錸儲量237t計算,按照預測的消費趨勢,國內錸資源僅能保障到2025年(nián)前後,資源保障程度較低(dī)。含錸二次資源回收利用是彌補一(yī)次資源嚴重不足的(de)重要途徑。全世界有80%的錸來自開采的錸礦物,有20%的錸來自二(èr)次資(zī)源回(huí)收利用,而且回收再利用的錸占錸消耗量的比例也在逐年(nián)增加。
5. 相關主要產品
(1)高錸酸銨
高錸酸銨是化學物質,分子式是NH4ReO4,分子量268.24,CAS號13598-65-7。為白色片狀結晶,微溶於冷水,溶於熱水(shuǐ)。用於(yú)石油化工行業製造鉑錸雙(shuāng)金屬重整催化劑、製造純錸金屬粉末或製品,含錸合金錸元(yuán)素添加,以及用作其它含錸化合物或複合材料的原材料。
(2)錸粉
錸粉在常溫的空氣中穩定,在空(kōng)氣中保存時會吸濕,錸與氟和氯(lǜ)在加熱下反應。在(zài)冷的和熱的鹽酸和氫氟酸中,錸不受腐蝕,在硝酸、熱濃硫酸和過氧(yǎng)化氫中能被溶(róng)解。用途:錸元素標樣,各類錸部件的基料以及各類高溫合金的錸(lái)元素添加劑。
(3)高純錸粒
高純錸(lái)金屬經高溫高壓加工後具有一定(dìng)形(xíng)狀(zhuàng)的小柱(zhù)狀顆粒,外觀呈銀色。作為合金元素添加使用的錸粒,其(qí)化學成分的純度和致密狀態是衡量其品質的(de)主要參考指標。用途:中致密度錸錠(dìng)可用作超高溫合(hé)金中的錸元素添加劑,高致密錠可(kě)用作製造棒材、絲材或高(gāo)溫結(jié)構(gòu)件。
圖(tú)2錸粉和錸粒實物照片(piàn)